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对CAD技术在机械工程设计中的应用探究

来源:摘抄 浏览次数: 日期:2018-1-4

CAD技术在机械工程设计中的应用探究

    上个世纪中期,计算机技术传入我国,随后的几十年里,其发展速度远远超过了每一个人的预料。随着其技术的快速发展,相关的计算机技术也被广泛的应用到人们的日常生产生活中,例如CAD计算机辅助模拟技术的应用,给机械设计工作带来了极大的方便。

    1 CAD概念分析

    CAD就是计算机辅助设计技术,这种技术是指运用计算机软件制作并模拟实物设计,展现新开发商品的外型、结构、色彩、质感等特色的过程。随着技术的不断发展,计算机辅助设计应该不仅仅适用于工业,还应被广泛运用于平面印刷出版等诸多领域。它同时涉及到软件和专用的硬件。CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。随着计算机变得更便宜,应用范围也逐渐变广。CAD的实现技术从那个时候起经过了许多演变。这个领域刚开始的时候主要被用于产生和手绘的图纸相仿的图纸。计算机技术的发展使得计算机在设计活动中得到更有技巧的应用。如今,CAD已经不仅仅用于绘图和显示,它开始进入设计者的专业知识中更“智能”的部分。

    2 CAD技术在机械设计中的优势分析

    2-1 能够节约机械设计时间

    机械设计是一个需要大量时间的工作,自从引用了CAD技术,机械设计周期就大大减少了。因为,CAD三维机械设计有利于解决复杂的几何造型问题。它可以由简单几何实体通过布尔运算等功能组合出各种复杂的几何实体 ,并能自动生成相贯线和截交线 ,大大减轻了设计工作量,缩短机械设计周期近一半以上,大幅度地提高了设计和生产效率。在使用三维CAD系统进行新机械的开发设计时,只需对其中部分零部件进行重新设计和制造,而大部分零部件的设计都将继承以往的信息,使机械设计的效率提高了好几倍。同时,三维CAD系统具有高度变型设计能力,能够通过快速重构,得到一种全新的机械产品。

    2-2 提高机械产品的质量

    产品质量是一个公司能否生存下去的根本所在,而最初的设计往往会对最终的产品质量产生很大的影响。因此,一定要做好设计工作。通过CAD技术我们就可以做到这一点。由于机械产品与信息技术相融合,同时采用CAD方法和CI固定组织生产,使机械产品设计有了新发展。三维 CAD技术采用先进的设计方法,如优化、有限元受力分析等,保证了产品的设计质量。同时,大型企业数控加工手段比较完善,再采用固定模式进行机械零件加工,一致性很好 ,保证了产品的质量。三维机械设计不仅可以方便地描述对象的形状、大小和位置等几何特 征 ,而且还可以赋予设计对象以颜色、纹理 、体积、重心、惯性矩等多种信息,达到对设计对象几何形状确切的数学描述和工作状态的物理模拟 ,从而更充分、准确、全面、真实地表达设计者的意图。从而提高设计质量。

    2-3 设计和修改都十分方便

    设计阶段,总会出现各种各样的改变,因此,一定要注重设计的可更改性。以往的机械设计却做不到这一点,但是自从有了CAD技术就可以实现设计的随意修改了。使用三维CAD系统软件,可以在装配环境中设计新零件,也可以利用相邻零件的位置及形状来设计新零件,既方便又快捷,还可保证新零件与相邻零件的精确配合,避免了单独设计零件出现错误而导致装配的失败。比如可以在装配环境中根据箱体的形状及其他的配合要求快速准确地设计出所需要的箱盖来。零件环境中有查找器,在完成机械零件造型时,资源查找器同时列出了完成该零件 的所有命令,点击这些命令就可以很清楚地了解完成该零件的每个步骤,并利用资源查找器中的零件回放把零件造型的全过程通过动画连续地演示出来,使人一目了然。修改零件时,也可以点击资源查找器中相对应的命令来完成,更方便地是在装配环境中也可以进行零件的修改,即点击要修改的零件就可以进入零件环境来完成零件的修改。

    2-4 遵从了人们的设计过程

CAD技术能够保障遵从人类的设计思维,随时随地可以更改设计,使得设计师可以走一步看一步的梦想实现了。一般的机械设计师在设计时总是先构思后表达,由于脑海中构思出的产品形状是三维的,因而直接建立反映产品真实几何形状的三维实体模型自然是理想的表达方式。这可使机械设计师更加专注于产品设计本身,而不是产品的图形表示,符合机械设计师的创新意识,有利于设计的连续进行。由于CAD三维设计得到的三维立体图具有直观、易于理解等特点,不仅能促进机械设计师的思维深人,有利于设计的扩展,而且也便于与他人进行交流。

 

    3 CAD技术在机械工程设计的应用

    3-1 实现了实体建模

    CAD出现之前,设计师们只能通过想象和笔纸来构思来设计,CAD技术的出现,则给实体设计带来了可能。计算机中表现的不是抽象的数学线条,而是活生生的实物,它可以动态地转动,可以被切削,可以打孔,焊接。一些数字、文字说不清楚的复杂形体和关系用图象表达则一目了然, 图象就是实物, 就是将来的产品,称为虚拟产品。在这里,三视图不再是设计、交流的必由环节,它退化为CAD过程的附产品,如果用CAM加工的话,它存在的空间就更小了。实体建模并不要求机械工程师具有绘画技能, 系统提供了一个变量约束标准几何体库和变形几何体库,还有特征体库、紧固件库…还提供了构造自由曲面的工具和方法,因此只要对模型进行调用、编辑、修改、施加约束或复合操作,就可构造出需要的工件。

    3-2 代替传统手工绘制,操作更加便捷

    CAD最大的功能莫过于其操作的便捷性,以前人们在做机械零部件图形绘制时,基本都是手绘绘图,工作人员常常手里拿着几只不同粗细的墨笔,丁字尺、三角板、曲线板等工具不停的在手里更换,而且一旦画错,修改非常费事,甚至从头来过,图面修修补补显的脏乱。用CAD绘图则可以一只鼠标做你想做的任何事情。它有统一的线型库、字体库,图面整洁统一。CAD软件所提供的功能让你不必担心画错,它可以使你返回到你画错之前的那一步。CAD软件绘图真正做到方便、整洁、清洁、轻松。

    3-3 智能CAD技术的应用

    随着,CAD系统应用逐步深入,逐渐提出智能化需求。设计是一个含有高度智能的人类创造性活动。智能CAD/CAM是发展的必然方向。智能设计在运用知识化、信息化的基础上,建立基于知识的设计仓库,及时准确地向设计师提供产品开发所需的知识和帮助,智能地支持设计人员,同时捕获和理解设计人员意图、自动检测失误、回答问题、提出建议方案等。并具有推理功能,使设计新手也能做出好的设计来,现代设计的核心是创新设计,人们正试图把创新技术和人工智能技术相结合应用到CAD技术中,用智能设计、智能制造系统去创造性指导解决新产品。

    3-4 三维的CAD技术的应用

    传统设计中,仿型设计、改型设计较多,仅是依靠对现有资料的借鉴,同时改变原有机械的尺寸,或者对引进的新产品做一些消化和吸收,再仿照生产,整个机械设计都是常规设计,没有进行创新,因此,产品很难突破本身的范围发生质的改变。而依靠三维CAD技术,可以使方案在设计阶段就充分利用专家系统及现代科技新理论,建立多种机构进行构型对比、设计创新,同时由于设计立体感强、效果逼真的特点,不断的激发设计人员的构思,最后设计出有技术含量的产品。除此之外,还实现了制造过程全面信息化。

    结语:CAD技术的快速发展对于机械制造企业来说是一种福音和希望,相关企业的领导能够注重CAD技术的引用,用最为先进的技术,来生产出最好的产品,为企业的后续发展做好铺垫。

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